介電常數(shù)是物體的重要物理性質(zhì)，對介電常數(shù)的研究有重要的理論和應(yīng)用意義。電氣工程中的電介質(zhì)問題、電磁兼容問題、生物醫(yī)學(xué)、微波、電子技術(shù)、食品加工和地質(zhì)勘探中，無一不利用到物質(zhì)的電磁特性，對介電常數(shù)的測量提出了要求。目前對介電常數(shù)測量方法的應(yīng)用可以說是遍及民用、工業(yè)、國防的各個領(lǐng)域。
介電常數(shù)測試儀測量介電常數(shù)的幾種主要方法：
從總體來說，目前介電常數(shù)測試儀測量介電常數(shù)的方法主要有集中電路法、傳輸線法、諧振法、自由空間波法等等。其中，傳輸線法、集中電路法、諧振法等屬于實驗室測量方法，測量通常是在實驗室中進行，要求具有相應(yīng)的樣品采集技術(shù)。另外對于已知介電常數(shù)材料發(fā)泡后的介電常數(shù)通常用經(jīng)驗公式得到。下面，分別對這幾種方法的原理、特點和發(fā)展現(xiàn)狀等做分別闡述。
1、集中電路法
集中電路法是一種在低頻段將有耗材料填充電容，利用電容各參數(shù)以及測量得到的導(dǎo)納推出介電常數(shù)的一種方法。其原理公式為：
其中，Y為導(dǎo)納，A為電容面積，d為極板間距離，ε0為空氣介電常數(shù)，ω為角頻率。
2、傳輸線法
傳輸線法是網(wǎng)絡(luò)法的一種，是將介質(zhì)置入測試系統(tǒng)適當位置作為單端口或雙端口網(wǎng)絡(luò)。雙端口情況下，通過測量網(wǎng)絡(luò)的s參數(shù)來得到微波的電磁參數(shù)。
3、諧振法
諧振法是將樣品作為諧振結(jié)構(gòu)的一部分來測量介電常數(shù)的方法，分為微擾法、全部填充諧振器空間的方法以及部分填充諧振器空間的方法。全部填充可以用公式(6)來計算
其中ε’是復(fù)介電常數(shù)實部，ε’’是復(fù)介電常數(shù)虛部，Q是品質(zhì)因數(shù)，tanδ是損耗角正切，f0是無樣品時的諧振頻率。
4、自由空間法
自由空間法其實也可算是傳輸線法。它的原理可參考線路傳輸法，通過測得傳輸和反射系數(shù)，改變樣品數(shù)據(jù)和頻率來得到介電常數(shù)的數(shù)值。
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